Mysql
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nodejs express/routes e mysql


Acredito que você não esteja permitindo a natureza de não bloqueio dessas chamadas. A variável é definida como false, a conexão é chamada e, em seguida, cai pendente de um retorno de chamada. Você imediatamente renderiza a resposta, antes da conclusão da chamada de volta.
module.exports = function(app){
    app.get('/register/check/u/:username', function(req, res){
        // you set the value of the output var
        var output = 'false';
        // this is a non-blocking call to getConnection which fires the callback you pass into it, once the connection happens.  The code continues on - it doesn't wait.
        pool.getConnection(function(err, conn) {
            query = conn.query('SELECT * FROM users WHERE username LIKE ?', [req.params.username]);
            query.on('error', function(err){
                throw err;
            });
            query.on('result', function(row){
                var output = 'true';
                console.log(row.email);
                console.log(output);
            });
           conn.release();
        });

        // you are getting here before the callback is called
        res.render('register/check_username', { output: output});
    });
);

Por que você obtém o valor certo no console? Porque eventualmente o retorno de chamada é chamado e executa o que você espera. Ele é chamado apenas após o res.render

Este é mais provavelmente o código que você deseja:
module.exports = function(app){
    app.get('/register/check/u/:username', function(req, res){
        pool.getConnection(function(err, conn) {
            query = conn.query('SELECT * FROM users WHERE username LIKE ?', [req.params.username]);
            query.on('error', function(err){
                throw err;
            });
            query.on('result', function(row){
                var output = 'true';
                console.log(row.email);
                console.log(output);
                res.render('register/check_username', { output: output});
            });
           conn.release();
        });
    });
);