с помощью mod_rewrite apache можно преобразовать урл. Например, сделать преобразование такое, что при обращении к урлу http://_domain_/parm1/parm2/file.rar на сервере запрашивался урл http://_domain_/cgi-bin/getfile?key=parm1&file_id=parm2.

так же в download.php из внутренней базы берём путь к файлу, соответствующий данному uid. Запись о соответствии uid и пути к файлу во внутренней базе появляется на этапе выдачи уникального линка пользователю. После скачки, запись из БД удаляется.

Тогда я не совсем понимаю в чём проблема? И почему поток с файлом нельзя сразу отдать? Чем sendfile() хуже user-space ftp-сервера? С чего вы взяли, что создание символической ссылки + выдача потом user-space демоном, да и использование любого юзер-спэйс механизма, будет быстрее чем вызов open() + sendfile()? Я думаю будет как раз наоборот и разница будет в разы.

Если вы спрашиваете как бы это сделал я. Я бы написал цги-скрипт:
open(), sendfile() и close() -- интерфейсы к системным вызовам, в мане они подробно описаны. Есть ли аналогичные интерфейсы в пхп? Я думаю что есть. Пробуйте, ищите, выже програмист. Названия других функций, помоему, достаточно информативные, что бы понять что они должны делать. perror() тоже функция из стандартной библиотеки.

PS что бы апач не съедал много памяти, поробуйте подчищать перед окончанием выполнения программы динамически выделенные буферы, даже если они создаются неявно чезер new()/malloc(), так как апач при обслуживании запросов не убивает рабочий процесс, а принимает на обработку следующий запрос, таким образом накапливая утечку памяти от запроса к запросу. Через сколько запросов апач перезапускает рабочий процесс указывается в его конфигурационном файле.

PS2 что бы уже совсем быть уверенным: вопрос тут не в языке програмирования или технологии или идее, вопрос в вызове функции sendfile(), не поленитесь и прочитайте ман по ней, так как от ОС к ОС технические подробности реализации этой функции могут меняться, но главное остается.