※解決済みのようなのでコメントより抜粋
> `php -i | grep mbstring`の出力結果はどうなりますか? 
> `yum`を使われているところから見て`centos`だと思いますが、
> `/etc/php.d/mbstring.ini`は存在していますか?
> holywise 15年10月18日 21:07
> 
> 「/etc/php.d/mbstring.ini,」が表示されます! 既に`php-mbstring`はインストール済みです。
>  Daiki Yamada 15年10月19日 11:37
> 
> その1行しか出ていないのであれば、`mbstring`は正常に読み込まれていないものと思われます。
> `/etc/php.ini`の`mbstring`関係の設定および、`/etc/php.d/mbsring.ini`の内容を提示できますか?
> holywise 15年10月19日 12:07 

上記によりmb系のモジュールが正常に読み込まれていないことが発覚。

> `extension=mbstring.so`を絶対パスで指定するとどうなるでしょうか?
> `extension=/usr/lib64/php/modules/mbstring.so`(パスが違っていたら適宜変更して下さい)
> user9156 15年10月19日 13:14
> 
> 絶対パスでいけました!でもなぜでしょうか。 
> Daiki Yamada 15年10月19日 16:13
> 
> `php.ini`の`extension_dir`の設定を確認してみて下さい。
> 本来のディレクトリ以外のパスに設定されているのかもしれません。 user9156 15年10月19日 22:56

拡張モジュールの読込先が本来のディレクトリ以外を参照しているため、
モジュールのインストール先との齟齬でmbモジュールが読み込めなかったようです。