В самом начале файла перед инклудами написать
#define _XOPEN_SOURCE 600
или
#define _GNU_SOURCE

>[оверквотинг удален]
>Компилирую так:
>gcc -std=c99 main.c
>
>Uname -a:
>2.6.31-14-generic #48-Ubuntu SMP Fri Oct 16 14:04:26 UTC 2009 i686 GNU/Linux
>
>gcc version 4.4.1
>
>Уже с ног сбился, гуглил до посинения, нигде не встречал подобных тем,
>чтобы у кого-то такая проблема была.

-D_FILE_OFFSET_BITS=64 -D_LARGEFILE_SOURCE -D_LARGEFILE64_SOURCE

>open возвращает -1.

Есть такая штука, которая называется errno и она обычно отвечает на многие вопросы. В частности, в моём мане open(2) написано:

EFBIG  pathname refers to a regular file, too large to be opened; see  O_LARGEFILE  above.
              (POSIX.1-2001 specifies the error EOVERFLOW for this case.)

вероятно именно это у вас происходит (вы можете убедиться в этом, вызвав, например, perror(3)), а above написано:

 O_LARGEFILE
              (LFS)  Allow files whose sizes cannot be represented in an off_t (but can be repre‐
              sented in an off64_t) to be opened.  The _LARGEFILE64_SOURCE macro must be  defined
              in  order  to  obtain  this definition.  Setting the _FILE_OFFSET_BITS feature test
              macro to 64 (rather than using O_LARGEFILE) is the preferred  method  of  obtaining
              method of accessing large files on 32-bit systems (see feature_test_macros(7)).

что отвечает на все ваши вопросы. Всё это можно проделать самостоятельно.

Мне вот интересно, почему под FreeBSD никаких проблем с этим нет - без всяких костылей обычные open и seek работают с терабайтными файлами и 64битными смещениями. А у нас этот маразм.