Os arquivos de configuração estão bons. A causa raiz é um bug no empacotamento do MySQL 5.6 para o Ubuntu 16.04.
Se você verificar seu /var/log/syslog, provavelmente verá uma linha como esta:
Sep 15 18:56:09 ip-172-31-18-162 kernel: [ 383.840275] audit: type=1400 audit(1505501769.234:50): apparmor="DENIED" operation="open" profile="/usr/sbin/mysqld" name="/etc/mysql/my.cnf.fallback" pid=25701 comm="mysqld" requested_mask="r" denied_mask="r" fsuid=0 ouid=0
Uma ferramenta de segurança chamada AppArmor está negando acesso a um arquivo com link simbólico (/etc/mysql/my.cnf.fallback).
Tente esta solução alternativa, que permitirá que os links simbólicos sejam lidos pelo mysqld.
echo '/etc/mysql/** lr,' >> /etc/apparmor.d/local/usr.sbin.mysqld
systemctl reload apparmor
Agora o mysqld deve ver sua configuração personalizada.
Este bug parece ter sido corrigido no pacote MySQL 5.7 Ubuntu.