Олег

Может быть нужно в readSession добавить колбэк ,будет выглядеть так

function readSession (id,callback) {
    var fs = require ("fs"),
        PHPUnserialize = require('php-unserialize');

    fs.readFile("/var/www/cookies/sess_" + id, function (err, boof) {
        if (err) throw err;

        console.log(PHPUnserialize.unserializeSession(boof.toString()));
        callback( PHPUnserialize.unserializeSession(boof.toString()));
    })
}

app.get('/balance.json', function (req, res) {
    res.setHeader("content-type", "application/json; charset=UTF-8");
    readSession(req.cookies.PHPSESSID,function(readSession) {
       res.end(JSON.stringify(readSession));
});
   
})

Думаю ошибка была в том,что ты уже отправлял ответ,когда твоя функция не успела читать файл.