> Пишу пакетный обработчик больших текстовых файлов (более Гб)

По нынешним временам - ни фига не большой. Засоси в массив по строке на элемент массива и играйся.

Кошерно тоже можно, только ненужной возни больше.

> 1) Напечатать все строки, которые на 10 выше искомой и на 5

Сделай кольцевой буфер на 16 элементов. Набей строками. Потом проверь 11-й элемент. Если совпало, забирай первый и последний. Можешь взять RingBuffer с CPAN, можешь сам написать - штука достаточно тривиальная.

Если совсем лень возиться - набивай строки в список с помощью push, выбрасывай с помощью shift, всё время проверяя 11-й элемент:

for (my $i=0; $i< 15; $i++) {
    push @buff, scalar(<>);
}

while (<>) {
    push @buff, $_;
    if ($buff[10] =~ /regexp/) {
        print @buff[0,10,15];
        ... other stuff ...
    }
    shift @buf;
}

> 2) Найти строку по ключу, провести поиск вверх по другому ключу и
> напечатать найденную строку. И так для всех ключевых строк.

Я бы это за два прохода сделал. Сначала сделал индекс первых ключей - где сидят и кто у них второй ключ, за второй проход нашёл ближайшие вторые ключи и вывел их.

Если ключей ожидается больше, чем доступной памяти, используй Tie::File или DBM.

> 1) Напечатать все строки, которые на 10 выше искомой и на 5
> строк ниже. (находим строку удовлетворяющую критерию поиска (ключевую) и печатаем две
> строки: выше на 10 строк и ниже на 5, и так
> для всех ключевых строк.

По первому добавить нечего, кольцевой буфер - вполне.

> 2) Найти строку по ключу, провести поиск вверх по другому ключу и
> напечатать найденную строку. И так для всех ключевых строк.

Ищи сразу оба ключа, строку с последним найденным вторым ключом сохраняй.
Встретил первый ключ - вывел сохраненную строку со вторым ключом.
Один проход.