ガチャのロジックをいくつか見てきたけど、どれがいいか検証してみた。
主に2種類あって、以下の通り

ロジックの種類

確率の数だけIDのリストを積んで、shuffleして1件取得する方法
確率の累計を求めてmt_randで選択

案1

$data = self::getData(); // CSVからデータ取得
$list = array();
foreach ($data as $record) {
    // 確率の個数分$listに積んでいく
    for ($i = 0 ; $i < $record['rate'] ; $i++) {
        $list[] = $record['id'];
    }
}
// リストを混ぜる
shuffle($list);
// リストの先頭1件を取得
return array_shift($list);

案2

$data = self::getData(); // CSVからデータ取得
// 確率の合計値を求める
$max = 0;
foreach ($data as $record) {
    $max += $record['rate'];
}

// 0から始まるので合計値から1を引いた数までの乱数を取得
$rate = mt_rand(0, $max-1);

// 乱数がどこに当たるか調べていく
foreach ($data as $record) {
    $max -= $record['rate'];
    if ($max <= $rate) {
        return $record['id'];
    }
}
throw new Exception('ここには来ないはず!');

データ(ID,確率)

1,10
2,10
3,10
 :
 :
50,1
51,2
52,3
53,4

計測結果

計測の種類として以下の観点でのパターンを用意し、指定回数ガチャを引くのを10回施行した平均をとりました。

IDの増減
確率の数値の大小

IDの数	確率の数値	ガチャ回数	案1	案2
100	1-100	10000回	19.7sec	1.5sec
100	10000-20000	10000回	30sec以上	1.5sec
100000	1-100	100回	47.0sec	1.9sec
100000	10000-20000	100回	メモリ溢れ	30sec以上

※上記、案1のshuffleはrand、案2はmt_randなので正確なベンチではありません。
(mpywさんのコメントの記事参照。情報ありがとうございます。)

案2の圧勝ですね。結果は予想通りだったでしょうか？

何でこれをやったかって？
そりゃあ、案1の方が速いと譲らないPLがいたからですよ。。。

他にも違うパターンを見つけたら、それも試してみたいと思います。
（最初にSR,R,Nなどの引くランクを求めて、対応したガチャを引く系は除外）

2015/12/24追記

shuffleはrandを利用しているらしいです。
なので、ベンチマークをより正確にするならば以下のロジックとする必要がありますね
PHP7ではrandom_intという関数ができたようです。PHP7環境の場合はこちらを利用するものよいかと。

案2のmt_randをrandにする
案1のshuffleをmt_randを使うようなメソッド作る

とはいえ、大きな差が出てるので、結果は覆らないと思いますが。。。

mpywさん情報ありがとうございました。
http://qiita.com/mpyw/items/c644dab7d067626fc629

ガチャのロジックを比較してみた

ロジックの種類

案1

案2

データ(ID,確率)

計測結果

2015/12/24追記