Настройка nginx для отдачи популярных файлов с SSD
>Проблема — если скрипт сработал и удалил файл в момент того, когда его кто-то скачивает, соединение оборвется с ошибкой.

Не оборвется так как в Linux файл будет обращаться через открытый дескриптор файла. Легко проверить, если поставить слушать файл и потом его удалить (речь про ext системы), так вот плеер будет спокойно играть дальше трек, и только при повторном обращении выдаст ошибку о том что файл не найден.
Вы уверены, что соединение оборвется с ошибкой? Если Линукс, то он открытые файлы (например, видео) после удаления продолжают работать (проигрываться, до закрытия файла, видимо), насколько помню. Так что, возможно, проблемы просто нет.