@grigori, в цикле. Все io операции в nodejs - всегда асинхронные. Потоков нет, соответственно, никаких там семафоров с мьютексами и блокировками тоже нет. Более того, nodejs кроссплатформенный, и из коробки там только то, что одинаково работает на всех ОС, включая винду.
Конечно, если очень хочется, то есть всякие врапперы типа node-shm, но такой подход для платформы нетипичен, это примерно как pthreads в php - в принципе, прикрутить можно, но никто так не делает.
Если нужен кэш, обычно берут какой-нибудь redis/memcached, и работают с ним по сети. Тут уже без разницы, несколько процессов на одной машине или на разных, это удобно на самом деле.
Разумеется, это годится не для любой архитектуры. Нода хорошо подходит для
12factor microservices, с балансировкой тут прекрасно справится банальный upstream pool в nginx.
Впрочем, и задачи, для которых нужно иметь стейт, вполне решаемы - в качестве "мастер-лока" на сущность вполне годится тот же ключик в Redis, я такое делал, но это уже нетривиальные штуки.