在使用 MySQL 时，开发者往往关注的是 SQL 语法层面的 表 (Table) 和 行 (Row)。然而，在 InnoDB 存储引擎的底层，数据是按照 表空间 (Tablespace)、段 (Segment)、区 (Extent) 和 页 (Page) 的层级进行物理管理的。

一、 逻辑架构 vs 物理架构

首先需要明确，MySQL 的存储结构可以分为两个视角：

1. 逻辑视角（面向用户）：
   • 表 (Table)：数据的集合容器。
   • 行 (Row)：业务数据的基本单元。
2. 物理视角（面向磁盘）：
   • 表空间 (Tablespace)：物理文件载体。
   • 段 (Segment)、区 (Extent)、页 (Page)：磁盘空间的管理与分配单位。

二、 物理存储层级详解

InnoDB 的存储结构遵循严格的层级关系：表空间 > 段 > 区 > 页。

1. 表空间 (Tablespace)

表空间是 InnoDB 存储的最顶层容器。

• 物理形态：在开启 innodb_file_per_table（MySQL 5.6+ 默认开启）后，一张表对应一个物理文件（.ibd 文件）。
• 作用：该文件包含了表中的所有数据、索引以及元数据信息。

2. 段 (Segment)

段是表空间内的逻辑分区，主要用于管理 B+ 树的节点分布。一个表通常包含两个主要的段：

• 数据段 (Leaf node segment)：存放 B+ 树的叶子节点（即真实的行数据）。
• 索引段 (Non-Leaf node segment)：存放 B+ 树的非叶子节点（即索引目录）。
• 设计目的：将数据和索引分开管理，确保同一类型的数据在物理上尽可能相邻，提升扫描效率。

3. 区 (Extent)

区是由连续页组成的物理存储块。

• 规格：固定大小 1MB。
• 构成：由 64 个连续的页（16KB * 64）组成。
• 设计目的（关键）：
  • 为了避免单纯以“页”为单位申请空间导致的磁盘碎片问题。
  • 当表中数据量逐渐增大时，InnoDB 会以“区”为单位进行空间申请。这保证了数据在磁盘上的物理连续性，从而将随机 I/O (Random I/O) 优化为 顺序 I/O (Sequential I/O)，显著提升范围查询（Range Scan）的性能。

4. 页 (Page)

页是 InnoDB 与磁盘交互的 最小 I/O 原子单位。

• 规格：默认大小 16KB。
• 核心机制：
  • I/O 读写：无论业务只需要读取一行数据（几百字节）还是多行，InnoDB 都会将该行所在的整个页（16KB）加载到内存（Buffer Pool）中。
  • 内部结构：页内部包含页头 (File Header)、页目录 (Page Directory)、用户记录 (User Records) 等结构。
  • B+树关联：在 B+ 树索引结构中，每一个节点本质上就是一个“页”。

三、 逻辑单位：行 (Row) 的物理实现

行 (Row) 是业务逻辑上的最小单位，但在物理存储层面，它并没有独立的物理地址。

• 存储方式：行是存储在 页 (Page) 内部的字节流。
• 行格式 (Row Format)：InnoDB 通过特定的行格式（如 Compact 或 Dynamic）来组织行数据，处理变长字段（VARCHAR）、NULL 值列表以及记录头信息。
• 寻址过程：MySQL 无法直接定位到“某一行”，而是先定位到“页”，将其加载到内存，再通过页目录在内存中通过二分查找找到具体的“行”。

四、 总结：层级关系图谱

各层级之间的包含与管理关系如下：

核心知识点总结：

1. 表 逻辑上对应业务集合，物理上对应 .ibd 文件 (表空间)。
2. 页 是磁盘 I/O 的最小单位 (16KB)，决定了数据库与磁盘交互的粒度。
3. 区 是 空间申请的单位 (1MB)，存在的意义是为了保证存储的连续性，优化顺序读写性能。
4. 行 是 页内的逻辑记录，必须依附于页存在。