Centos-7 LVM系统学习向实验教程（建立、扩容和移除）
文章目录
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- 一、简介
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- 什么是LVM？
- 为什么要使用LVM？
- LVM工作机制
- 逻辑卷管理概念
- 二、建立LVM的流程
- 三、LVM相关命令
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- 物理卷PV
- 卷组VG
- 逻辑卷LV
- 四、实验
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- 1. 添加硬盘
- 2. 检查LVM管理工具
- 3. 创建物理卷PV
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- a. 查看磁盘分区情况
- b. 创建分区
- c. 创建物理卷
- 4. 创建卷组VG
- 5. 创建逻辑卷LV
- 6. 逻辑卷格式化
- 7. 挂载使用
- 8. 扩容
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- a. 卷组扩容
- b. 逻辑卷扩容
- c. 更新文件系统
- 9. 缩减（略）
- 10. 移除LVM
- 五、参考资料
一、简介
什么是LVM？
LVM是**逻辑盘卷管理（Logical Volume Manager）**的简称，它是Linux环境下对硬盘分区进行管理的一种机制，LVM是建立在硬盘和分区之上的一个逻辑层，来提高硬盘分区管理的灵活性。
为什么要使用LVM？
在日常工作或者学习中，随着电脑的不断被使用，我们的硬盘空间可能会越来越小，这时候，我们不能直接更换大硬盘，因为硬盘有价，数据无价，这时候我们就可以使用LVM，LVM将存储虚拟化，使用逻辑卷，你不会受限于物理硬盘的大小，另外，和硬件相关的存储设置被其隐藏，你能不用停止应用或卸载文件系统来调整卷大小或数据迁移。这样能减少操作成本，LVM最大的特点就是可以对硬盘进行动态管理。因为逻辑卷的大小是可以动态调整的，而且不会丢失现有的数据。如果我们新增加了硬盘，其也不会改变现有上层的逻辑卷。作为一个动态硬盘管理机制，逻辑卷技术大大提高了硬盘管理的灵活性。
LVM工作机制
LVM就是通过将底层的物理硬盘抽象的封装起来，然后以逻辑卷的方式呈现给上层应用。在传统的硬盘管理机制中，我们的上层应用是直接访问文件系统，从而对底层的物理硬盘进行读取，而在LVM中，其通过对底层的硬盘进行封装，当我们对底层的物理硬盘进行操作时，其不再是针对于分区进行操作，而是通过一个叫做逻辑卷的东西来对其进行底层的硬盘管理操作。
逻辑卷管理概念
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物理卷（PV，Physical Volume）
物理卷就是指硬盘、硬盘分区或从逻辑上和硬盘分区具有同样功能的设备（如RAID）。它在LVM中处于最底层，是LVM的基本存储逻辑块。但与基本的物理存储介质相比，它包含了与LVM相关的管理参数。
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卷组（VG，Volume Group）
卷组建立在物理卷之上，由一个或多个物理卷组成，在卷组建立之后可以动态添加物理卷到卷组中。
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逻辑卷（LV，Logical Volume）
逻辑卷建立在卷组之上，卷组中的未分配空间可以用于建立新的逻辑卷，逻辑卷建立后可以动态地扩展和缩小空间。系统中的多个逻辑卷可以属于同一个卷组，也可以属于不同的卷组。
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物理块（PE，Physical Extent）
LVM系统中最小的存储区块，每个PE区块默认大小为4M。
二、建立LVM的流程
- 新增物理盘或者分区
- 把分区/整个物理盘建立成物理卷（PV）
- 把物理卷整合成卷组（VG）
- 把卷组划分成逻辑卷（LV）
对上层应用或用户来说，逻辑卷（LV）就是分区，所以还需要格式化和挂载。
三、LVM相关命令
物理卷PV
pvcreate
新建物理卷pvdisplay
显示物理卷信息pvremove
删除物理卷pvscan / pvs
简要显示物理卷信息
卷组VG
vgcreate
新建卷组（可选参数-s，设置PE大小，默认为4M）vgdisplay
显示卷组信息vgremove
删除卷组vgextend
扩展卷组vgscan / vgs
简要显示卷组信息vgreduce
缩减卷组大小
逻辑卷LV
lvcreate
新建逻辑卷lvdisplay
显示逻辑卷信息lvremove
删除逻辑卷lvextend
扩展逻辑卷lvscan / vgs
简要显示逻辑卷信息lvreduce
缩减逻辑卷大小
四、实验
1. 添加硬盘
为虚拟机添加一块硬盘（如5G），给原来的硬盘扩容一定空间（如10G）
2. 检查LVM管理工具
检查系统中是否安装了LVM管理工具
rpm -qa |grep lvm
#llvm-private-7.0.1-1.el7.x86_64
#lvm2-libs-2.02.186-7.el7_8.2.x86_64
#lvm2-2.02.186-7.el7_8.2.x86_64
#mesa-private-llvm-3.9.1-3.el7.x86_64
如果未安装，则通过yum安装
yum install -y lvm*
3. 创建物理卷PV
a. 查看磁盘分区情况
fdisk -l
Disk /dev/sda: 32.2 GB, 32212254720 bytes, 62914560 sectors # 硬盘 sda（已扩容10G）
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes # 每个扇区 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk label type: dos
Disk identifier: 0x000ac1d5
Device Boot Start End Blocks Id System
/dev/sda1 * 2048 2099199 1048576 83 Linux # 分区 sda1
/dev/sda2 2099200 41943039 19921920 8e Linux LVM # 分区 sda2
Disk /dev/sdb: 5368 MB, 5368709120 bytes, 10485760 sectors # 硬盘 sdb（新添加的5G硬盘）
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk label type: dos
Disk identifier: 0x942a9fee
Device Boot Start End Blocks Id System # 无分区
Disk /dev/mapper/centos-root: 18.2 GB, 18249416704 bytes, 35643392 sectors # 逻辑卷，根分区
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk /dev/mapper/centos-swap: 2147 MB, 2147483648 bytes, 4194304 sectors # 逻辑卷，交换分区
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
可以看出：硬盘sda总容量为32.2G，已经创建了两个分区，占用了近20G的空间；而硬盘sdb总容量近5G（有一部分信息占用），还没有分区。
b. 创建分区
分别创建三个分区sda3（2G）、sda4（3G）、sdb1（5G）
fdisk /dev/sda ## 先创建硬盘sda1的两个分区
#Welcome to fdisk (util-linux 2.23.2).
#Changes will remain in memory only, until you decide to write them.
#Be careful before using the write command.
Command (m for help):
输入m查看可以执行的操作
Command action
a toggle a bootable flag
b edit bsd disklabel
c toggle the dos compatibility flag
d delete a partition # 删除一个分区
g create a new empty GPT partition table
G create an IRIX (SGI) partition table
l list known partition types
m print this menu # 显示本提示菜单
n add a new partition # 新建一个分区
o create a new empty DOS partition table
p print the partition table # 显示分区表
q quit without saving changes # 退出，不保存修改
s create a new empty Sun disklabel
t change a partition's system id
u change display/entry units
v verify the partition table
w write table to disk and exit # 保存并退出
x extra functionality (experts only)
按照以下流程创建硬盘sda的分区
Command (m for help): n ## 输入n选择新建分区
#Partition type:
# p primary (2 primary, 0 extended, 2 free)
# e extended
Select (default p): p ## 输入p选择分区类型primary
Partition number (3,4, default 3): ## 输入分区编号，默认即可，直接按回车
First sector (41943040-62914559, default 41943040): ## 输入起始扇区，如无特殊需求，默认即可
#Using default value 41943040
Last sector, +sectors or +size{
K,M,G} (41943040-62914559, default 62914559):+2G ## 输入终止扇区，输入+2G
#Partition 3 of type Linux and of size 2 GiB is set
Command (m for help): n ## 相同方法建立分区sda4（3G）
#Partition type:
# p primary (3 primary, 0 extended, 1 free)
# e extended
Select (default e): p
# Selected partition 4
First sector (46137344-62914559, default 46137344):
#Using default value 46137344
Last sector, +sectors or +size{
K,M,G} (46137344-62914559, default 62914559): +3G
#Partition 4 of type Linux and of size 3 GiB is set
Command (m for help): p ## 查看分区表
#Disk /dev/sda: 32.2 GB, 32212254720 bytes, 62914560 sectors
#Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
#Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
#I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
#Disk label type: dos
#Disk identifier: 0x000ac1d5
# Device Boot Start End Blocks Id System
#/dev/sda1 * 2048 2099199 1048576 83 Linux
#/dev/sda2 2099200 41943039 19921920 8e Linux LVM
#/dev/sda3 41943040 46137343 2097152 83 Linux
#/dev/sda4 46137344 52428799 3145728 83 Linux
Command (m for help): w ## 写入并退出，输入w
#The partition table has been altered!
#Calling ioctl() to re-read partition table.
## 如果出现以下警告，需要通过partprobe命令刷新分区表
#WARNING: Re-reading the partition table failed with error 16: Device or resource busy.
#The kernel still uses the old table. The new table will be used at
#the next reboot or after you run partprobe(8) or kpartx(8)
#Syncing disks.
按相同步骤创建sdb的分区
fdisk /dev/sdb
#Welcome to fdisk (util-linux 2.23.2).
#Changes will remain in memory only, until you decide to write them.
#Be careful before using the write command.
Command (m for help): n
#Partition type:
# p primary (0 primary, 0 extended, 4 free)
# e extended
Select (default p):
#Using default response p
Partition number (1-4, default 1):
First sector (2048-10485759, default 2048):
#Using default value 2048
Last sector, +sectors or +size{
K,M,G} (2048-10485759, default 10485759):
#Using default value 10485759
#Partition 1 of type Linux and of size 5 GiB is set
Command (m for help): p
#Disk /dev/sdb: 5368 MB, 5368709120 bytes, 10485760 sectors
#Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
#Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
#I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
#Disk label type: dos
#Disk identifier: 0x942a9fee
# Device Boot Start End Blocks Id System
#/dev/sdb1 2048 10485759 5241856 83 Linux
Command (m for help): w
#The partition table has been altered!
#Calling ioctl() to re-read partition table.
#Syncing disks.
c. 创建物理卷
pvcreate /dev/sda3
# Physical volume "/dev/sda3" successfully created.
pvcreate /dev/sda4
# Physical volume "/dev/sda4" successfully created.
pvcreate /dev/sdb1
# Physical volume "/dev/sdb1" successfully created.
查看物理卷
pvdisplay
--- Physical volume ---
PV Name /dev/sda2
VG Name centos
PV Size <19.00 GiB / not usable 3.00 MiB
Allocatable yes (but full)
PE Size 4.00 MiB
Total PE 4863
Free PE 0
Allocated PE 4863
PV UUID qTo5uY-ecSU-r1aW-1OMu-l1Pt-e57r-n2HbTM
"/dev/sdb1" is a new physical volume of "<5.00 GiB"
--- NEW Physical volume --- ## 新的物理卷
PV Name /dev/sdb1 ## 物理卷名称
VG Name ## 物理卷所属卷组
PV Size <5.00 GiB ## 物理卷大小
Allocatable NO
PE Size 0
Total PE 0
Free PE 0
Allocated PE 0
PV UUID ooXcxF-N5iX-CTMP-BZUX-M0gU-XYMS-GUMbJe
"/dev/sda4" is a new physical volume of "3.00 GiB"
--- NEW Physical volume ---
PV Name /dev/sda4
VG Name
PV Size 3.00 GiB
Allocatable NO
PE Size 0
Total PE 0
Free PE 0
Allocated PE 0
PV UUID DYViEl-d73z-VfR8-a9Iw-2fUh-2iJ1-BqvpKl
"/dev/sda3" is a new physical volume of "2.00 GiB"
--- NEW Physical volume ---
PV Name /dev/sda3
VG Name
PV Size 2.00 GiB
Allocatable NO
PE Size 0
Total PE 0
Free PE 0
Allocated PE 0
PV UUID q88GX5-4TdH-wSSY-Ijd0-9oWC-H1Io-zL9bPj
4. 创建卷组VG
将分区sda3与分区sdb1组合创建为卷组vg2
vgcreate vg2 /dev/sda3 /dev/sdb1
# Volume group "vg2" successfully created
显示卷组信息
vgdisplay vg2
# --- Volume group ---
# VG Name vg2 ## 卷组名
# System ID
# Format lvm2
# Metadata Areas 2
# Metadata Sequence No 1
# VG Access read/write
# VG Status resizable
# MAX LV 0
# Cur LV 0
# Open LV 0
# Max PV 0
# Cur PV 2
# Act PV 2
# VG Size 6.99 GiB ## 卷组大小
# PE Size 4.00 MiB ## PE大小（默认4M）
# Total PE 1790
# Alloc PE / Size 0 / 0
# Free PE / Size 1790 / 6.99 GiB
# VG UUID Xdlgm2-UM6n-wMRi-1tY3-4L3Q-iDSZ-trI59P
5. 创建逻辑卷LV
创建属于卷组vg2的逻辑卷lv1
lvcreate -L 4G -n lv1 vg2 ## lvcreate: -l pe-num 以PE数建立逻辑卷
# Logical volume "lv1" created. ## -L size 指定容量建立逻辑卷
## -n name 指定逻辑卷名称
显示逻辑卷
lvdisplay /dev/vg2/lv1
# --- Logical volume ---
# LV Path /dev/vg2/lv1 ## 逻辑卷路径
# LV Name lv1 ## 逻辑卷名
# VG Name vg2 ## 逻辑卷所属卷组名
# LV UUID f1mvDg-Unck-0G9B-6zsD-Tfms-NViR-cgoIkK
# LV Write Access read/write
# LV Creation host, time centos, 2020-09-10 13:19:41 +0800
# LV Status available
# # open 0
# LV Size 4.00 GiB ## 逻辑卷大小
# Current LE 1024
# Segments 1
# Allocation inherit
# Read ahead sectors auto
# - currently set to 8192
# Block device 253:2
6. 逻辑卷格式化
mkfs.xfs /dev/vg2/lv1 ## 将逻辑卷lv1格式化为xfs文件系统
#meta-data=/dev/vg2/lv1 isize=512 agcount=4, agsize=262144 blks ## 与逻辑卷对应的文件系统名称
# = sectsz=512 attr=2, projid32bit=1
# = crc=1 finobt=0, sparse=0
#data = bsize=4096 blocks=1048576, imaxpct=25
# = sunit=0 swidth=0 blks
#naming =version 2 bsize=4096 ascii-ci=0 ftype=1
#log =internal log bsize=4096 blocks=2560, version=2
# = sectsz=512 sunit=0 blks, lazy-count=1
#realtime =none extsz=4096 blocks=0, rtextents=0
7. 挂载使用
将格式化后的逻辑卷挂载到系统目录中即可使用（确保挂载目录未被占用）
mount /dev/vg2/lv1 /mnt ## 挂载到/mnt目录
df -Th /mnt ## 查看挂载信息
#Filesystem Type Size Used Avail Use% Mounted on
#/dev/mapper/vg2-lv1 xfs 4.0G 33M 4.0G 1% /mnt ## /dev/mapper/vg2-lv1注意该名称，后续会用
进入挂载目录，新建一个文件并写入一些信息
cd /mnt
ls
echo test if this file will be cleaned > file
cat file
8. 扩容
目前容量大小：
| 名称 | 大小 |
|---|---|
| vg2 | 7G |
| lv1 | 4G |
| sda4 | 3G |
根据卷组是否能够提供足够容量为逻辑卷扩容，扩容也分为两种：直接扩容逻辑卷和先扩容卷组再扩容逻辑卷。
目标：以物理卷sda4扩容卷组vg2，继而为逻辑卷lv1扩容至9G
a. 卷组扩容
vgextend vg2 /dev/sda4
# Volume group "vg2" successfully extended
vgdisplay vg2
# --- Volume group ---
# VG Name vg2
# System ID
# Format lvm2
# Metadata Areas 3
# Metadata Sequence No 3
# VG Access read/write
# VG Status resizable
# MAX LV 0
# Cur LV 1
# Open LV 1
# Max PV 0
# Cur PV 3
# Act PV 3
# VG Size <9.99 GiB ## 扩容后的卷组大小
# PE Size 4.00 MiB
# Total PE 2557
# Alloc PE / Size 1024 / 4.00 GiB
# Free PE / Size 1533 / <5.99 GiB
# VG UUID Xdlgm2-UM6n-wMRi-1tY3-4L3Q-iDSZ-trI59P
b. 逻辑卷扩容
lvextend -L +5G /dev/vg2/lv1
# Size of logical volume vg2/lv1 changed from 4.00 GiB (1024 extents) to 9.00 GiB (2304 extents).
# Logical volume vg2/lv1 successfully resized.
lvdisplay /dev/vg2/lv1
# --- Logical volume ---
# LV Path /dev/vg2/lv1
# LV Name lv1
# VG Name vg2
# LV UUID f1mvDg-Unck-0G9B-6zsD-Tfms-NViR-cgoIkK
# LV Write Access read/write
# LV Creation host, time centos, 2020-09-10 13:19:41 +0800
# LV Status available
# # open 1
# LV Size 9.00 GiB ## 扩容后的逻辑卷大小
# Current LE 2304
# Segments 3
# Allocation inherit
# Read ahead sectors auto
# - currently set to 8192
# Block device 253:2
但查看实际的硬盘容量，发现并没有改变，仍未4G，而非9G
df -Th /mnt
#Filesystem Type Size Used Avail Use% Mounted on
#/dev/mapper/vg2-lv1 xfs 4.0G 33M 4.0G 1% /mnt
这是因为需要更新文件系统才会使更改生效
c. 更新文件系统
xfs_growfs /dev/vg2/lv1
#meta-data=/dev/mapper/vg2-lv1 isize=512 agcount=4, agsize=262144 blks
# = sectsz=512 attr=2, projid32bit=1
# = crc=1 finobt=0 spinodes=0
#data = bsize=4096 blocks=1048576, imaxpct=25
# = sunit=0 swidth=0 blks
#naming =version 2 bsize=4096 ascii-ci=0 ftype=1
#log =internal bsize=4096 blocks=2560, version=2
# = sectsz=512 sunit=0 blks, lazy-count=1
#realtime =none extsz=4096 blocks=0, rtextents=0
#data blocks changed from 1048576 to 2359296
df -Th /mnt
#Filesystem Type Size Used Avail Use% Mounted on
#/dev/mapper/vg2-lv1 xfs 9.0G 33M 9.0G 1% /mnt
如果逻辑卷格式化时，文件系统为ext4格式，则更新命令应为 resize2fs
如果已存在的物理卷不足以将逻辑卷扩容至所需大小，则应先进行硬盘分区并创建物理卷后再按以上步骤进行扩容
查看挂载目录下的测试文件，并没有被清除，证明了LVM能够动态扩容容量而不丢失数据
cat /mnt/file
#test if this file will be cleaned
9. 缩减（略）
一般情况下，只是对磁盘进行扩容，缩减并没有实际意义。
并且，xfs文件系统只支持扩容而不支持缩减，ext4文件系统支持缩减，以下为简要步骤（假设刚才格式化文件系统为ext4格式）
- 取消挂载点（umount /mnt）
- 缩减4G文件系统（resize2fs /dev/vg2/lv1 -4G），提示需要先允许磁盘检查（如果不加
-则为缩减至4G） - 检查磁盘（e2fsck -f /dev/vg2/lv1）
- 再次执行缩减（resize2fs /dev/vg2/lv1 -4G）
- 缩减4G逻辑卷（lvreduce -L -4G /dev/vg2/lv1），此处缩减大小必须与文件系统缩减大小保持一致
- 挂载查看
10. 移除LVM
若要移除LVM，则按照创建的过程反向操作，即：
- 取消挂载点
- 移除逻辑卷LV
- 移除卷组VG
- 移除物理卷PV
- 删除分区（可无）
-
取消挂载点并检查（不要在相应挂载目录中操作，否则会报被占用）
umount /mnt df -Th /mnt #Filesystem Type Size Used Avail Use% Mounted on #/dev/mapper/centos-root xfs 17G 14G 3.2G 82% / -
移除逻辑卷LV并检查
lvremove /dev/mapper/vg2-lv1 ## 移除逻辑卷 #Do you really want to remove active logical volume vg2/lv1? [y/n]: y ## 输入y确认移除 # Logical volume "lv1" successfully removed lvs # LV VG Attr LSize Pool Origin Data% Meta% Move Log Cpy%Sync Convert # root centos -wi-ao---- <17.00g # swap centos -wi-ao---- 2.00g ## 逻辑卷lv1已不存在 -
移除卷组VG并检查
vgremove vg2 # Volume group "vg2" successfully removed vgs # VG #PV #LV #SN Attr VSize VFree # centos 1 2 0 wz--n- <19.00g 0 ## 卷组vg2已不存在 -
移除物理卷PV并检查
pvremove /dev/sda3 /dev/sda4 /dev/sdb1 # Labels on physical volume "/dev/sda3" successfully wiped. # Labels on physical volume "/dev/sda4" successfully wiped. # Labels on physical volume "/dev/sdb1" successfully wiped. pvs # PV VG Fmt Attr PSize PFree # /dev/sda2 centos lvm2 a-- <19.00g 0 ## 三个逻辑卷已不存在至此，LVM已被移除，可选择继续删除分区。
-
删除分区并检查
fdisk /dev/sda #Welcome to fdisk (util-linux 2.23.2). #Changes will remain in memory only, until you decide to write them. #Be careful before using the write command. Command (m for help): d Partition number (1-4, default 4): ## 回车选择默认sda4分区 #Partition 4 is deleted Command (m for help): d Partition number (1-3, default 3): ## 回车选择默认sda3分区 #Partition 3 is deleted Command (m for help): w #The partition table has been altered! #Calling ioctl() to re-read partition table. #WARNING: Re-reading the partition table failed with error 16: Device or resource busy. #The kernel still uses the old table. The new table will be used at #the next reboot or after you run partprobe(8) or kpartx(8) #Syncing disks. partprobe ## 刷新分区表fdisk /dev/sdb #Welcome to fdisk (util-linux 2.23.2). #Changes will remain in memory only, until you decide to write them. #Be careful before using the write command. Command (m for help): d #Selected partition 1 #Partition 1 is deleted Command (m for help): w #The partition table has been altered! #Calling ioctl() to re-read partition table. #Syncing disks.fdisk -l /dev/sda /dev/sdb #Disk /dev/sda: 32.2 GB, 32212254720 bytes, 62914560 sectors #Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes #Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes #I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes #Disk label type: dos #Disk identifier: 0x000ac1d5 # Device Boot Start End Blocks Id System #/dev/sda1 * 2048 2099199 1048576 83 Linux #/dev/sda2 2099200 41943039 19921920 8e Linux LVM ## 分区sda3、sda4已不存在 #Disk /dev/sdb: 5368 MB, 5368709120 bytes, 10485760 sectors #Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes #Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes #I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes #Disk label type: dos #Disk identifier: 0x942a9fee # Device Boot Start End Blocks Id System ## 分区sdb1已不存在
五、参考资料
- linux LVM逻辑卷的创建,扩容，缩减和删除
- 零基础Linux入门42.磁盘和文件系统管理(六)LVM详解