Существует ли асинхронный файловый IO?
Кроссплатформенного не существует. Поэтому асинхронный код в Python и Java использует executor'ы для файловых операций, а в Node.js такое же решение скрыто на уровне абстракций libuv.
Разве что zero-copy через уже упомянутый DMA. Но этот метод не всегда применим.
Да, существует. DMA, вот это вот все.