OpenHarmony系统镜像定制：裁剪与预安装应用配置指南
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项目地址: https://gitcode.com/openharmony/docs
引言：为什么需要系统镜像定制？
你是否还在为智能设备固件体积过大而烦恼？是否希望出厂设备预装核心应用却不知从何下手？本文将系统讲解OpenHarmony系统镜像的裁剪优化与应用预安装全流程，帮助开发者解决存储空间占用、系统启动缓慢、定制化需求难以满足等痛点。
读完本文，你将获得：
- 掌握轻量/小型/标准系统的差异化裁剪策略
- 学会通过组件配置文件精简系统镜像
- 理解应用预安装的两种实现机制
- 熟悉定制镜像的编译、验证与优化流程
- 获得智能家居场景的实战配置案例
一、系统镜像定制基础
1.1 OpenHarmony系统类型划分
OpenHarmony采用组件化架构设计，支持从128KiB到xGiB内存的设备形态，主要分为三类系统类型：
| 系统类型 | 目标设备 | 最小内存 | 典型应用场景 | 内核类型 |
|---|---|---|---|---|
| 轻量系统 | MCU类处理器 | 128KiB | 传感器、开关、小型穿戴设备 | LiteOS-M |
| 小型系统 | 应用处理器 | 1MiB | IP Camera、路由器、行车记录仪 | LiteOS-A/Linux |
| 标准系统 | 高性能应用处理器 | 128MiB | 智能电视、高端冰箱、平板 | Linux |
1.2 镜像定制核心价值
- 资源优化：移除冗余组件，减少ROM占用（最高可减少40%存储空间）
- 性能提升：缩短启动时间（轻量系统可优化至2秒内启动）
- 安全增强：减少攻击面，关闭不必要的系统服务
- 定制需求：满足特定硬件的驱动适配与功能定制
- 用户体验：预装核心应用，简化用户配置流程
二、系统裁剪技术详解
2.1 裁剪策略制定流程
2.2 基于hpm的组件裁剪
HPM（HarmonyOS Package Manager）是OpenHarmony的包管理工具，通过hpm.json配置文件实现组件裁剪：
{
"name": "my-custom-device",
"version": "1.0.0",
"description": "Customized system for smart light",
"main": "",
"author": "",
"license": "Apache-2.0",
"dependencies": {
"@ohos/arkui": "latest",
"@ohos.filemanagement": "latest"
},
"component": {
"name": "mydevice",
"subsystem": "myproduct",
"syscap": [],
"features": [
"ohos.feature.wifi:false", // 禁用WiFi功能
"ohos.feature.bluetooth:false", // 禁用蓝牙功能
"ohos.feature.sensor:true" // 启用传感器功能
],
"adapted_board": "myboard",
"adapted_kernel": "liteos-m",
"rom": "256KB",
"ram": "64KB"
}
}
2.3 轻量级系统裁剪示例（基于LiteOS-M）
对于内存小于1MB的设备，需通过BUILD.gn文件进行深度裁剪：
import("//build/lite/config/component/lite_component.gni")
lite_component("app") {
features = [
"//applications/sample/wifi-iot/app:iothardware", // 仅保留硬件控制组件
# 移除以下非必要组件
# "//applications/sample/wifi-iot/app:cloud", // 云服务组件
# "//applications/sample/wifi-iot/app:multimedia", // 多媒体组件
]
}
# 配置内核功能
config("kernel_config") {
configs = [
"//kernel/liteos_m:kernel_base",
"//kernel/liteos_m:enable_timer",
"//kernel/liteos_m:enable_mutex",
# 禁用内核调试功能
"//kernel/liteos_m:disable_debug",
# 禁用不必要的内存分配功能
"//kernel/liteos_m:disable_slab",
]
}
2.4 标准系统裁剪（基于Linux内核）
标准系统通过menuconfig进行内核配置：
# 进入内核配置界面
make menuconfig -C kernel/linux-5.10 ARCH=arm64
# 配置完成后保存.config文件
# 然后执行编译
hpm build -f --target ohos-arm64
关键裁剪项建议：
- 禁用未使用的文件系统（如NFS、CIFS）
- 关闭不必要的驱动模块（如声卡、摄像头）
- 精简网络协议栈（仅保留TCP/IP核心协议）
- 减少内核调试选项
三、应用预安装配置
3.1 预安装机制对比
OpenHarmony提供两种应用预安装方式：
| 方式 | 实现原理 | 适用场景 | 优点 | 缺点 |
|---|---|---|---|---|
| 系统应用 | 编译进系统镜像，拥有最高权限 | 核心应用（设置、桌面） | 不可卸载，启动优先级高 | 占用系统分区，更新困难 |
| 用户应用 | 预置于data分区，普通应用权限 | 第三方应用、可选功能 | 可卸载，支持OTA更新 | 首次启动需解压，占用用户空间 |
3.2 系统应用预安装配置
- 在应用目录下创建
ohos_app_desc.json：
{
"app": {
"bundleName": "com.example.settings",
"vendor": "example",
"versionCode": 1,
"versionName": "1.0.0",
"icon": "$media:icon",
"label": "$string:app_name",
"systemApp": true // 标记为系统应用
}
}
- 在产品配置中添加应用：
# productdefine/common/products/myproduct.json
{
"product_name": "myproduct",
"device_company": "mycompany",
"device_type": "smart_light",
"version": "1.0.0",
"product_company": "mycompany",
"product_model": "SL-01",
"os_level": "mini",
"chip_set": "hisilicon",
"board": "hispark_pegasus",
"kernel_type": "liteos_m",
"subsystems": [
{
"subsystem": "applications",
"components": [
{ "component": "settings", "features":[] }, // 添加系统应用
{ "component": "launcher", "features":[] } // 添加桌面应用
]
}
]
}
3.3 用户应用预安装配置
- 创建应用安装包（.hap）并放置于
preinstall目录 - 配置
preinstall-config.json：
{
"app_list": [
{
"app_dir": "//preinstall/weather",
"install_pos": "internal_storage",
"need_install": true,
"is_force_install": false,
"is_visible": true
},
{
"app_dir": "//preinstall/calculator",
"install_pos": "internal_storage",
"need_install": true,
"is_force_install": false,
"is_visible": true
}
]
}
- 在产品配置中引用预安装配置：
# 在产品BUILD.gn中添加
group("preinstall_apps") {
deps = [
"//preinstall:preinstall_apps"
]
}
四、定制镜像编译与验证
4.1 编译流程
编译命令示例：
# 克隆代码仓库
git clone https://gitcode.com/openharmony/docs.git
# 进入源码目录
cd docs
# 选择产品
hpm dist -p productname@version
# 执行编译
hpm build -f --target ohos-arm64 --no-cache
4.2 镜像验证方法
- 镜像大小检查：
# 查看镜像文件大小
ls -lh out/myproduct/obj/
# 分析各组件大小占比
python3 build/lite/scripts/image_size_analyzer.py out/myproduct/
- 启动时间测量：
# 通过串口日志抓取启动时间
# 查找关键日志："BootComplete: " 到 "Application started" 的时间差
- 功能验证清单：
| 验证项 | 验证方法 | 预期结果 |
|---|---|---|
| 系统裁剪 | 检查禁用组件是否存在 | 已禁用组件相关进程/服务不存在 |
| 应用预安装 | 系统启动后检查应用列表 | 预安装应用均出现在应用列表中 |
| 系统稳定性 | 连续启动10次 | 无崩溃、无异常重启 |
| 性能指标 | 测量启动时间、内存占用 | 启动时间<5秒，内存占用<预设值 |
五、实战案例：智能家居设备定制
5.1 场景需求分析
智能灯泡产品规格：
- 主控芯片：ARM Cortex-M4（64KB RAM，256KB Flash）
- 功能需求：WiFi连接、灯光控制、定时功能
- 限制条件：无显示屏，需最小化系统体积
5.2 定制配置方案
- 系统裁剪配置（hpm.json）：
{
"name": "smart-light",
"version": "1.0.0",
"description": "Smart light system image",
"component": {
"name": "smart_light",
"subsystem": "smarthome",
"features": [
"ohos.feature.wifi:true", // 保留WiFi功能
"ohos.feature.ethernet:false", // 禁用以太网
"ohos.feature.display:false", // 禁用显示功能
"ohos.feature.audio:false", // 禁用音频功能
"ohos.feature.sensor:true", // 保留传感器功能
"ohos.feature.power:light" // 轻量级电源管理
],
"rom": "192KB",
"ram": "48KB"
}
}
- 应用预安装配置：
// preinstall-config.json
{
"app_list": [
{
"app_dir": "//applications/sample/smart_light/lightctl",
"install_pos": "internal_storage",
"need_install": true,
"is_force_install": true,
"is_visible": false
}
]
}
- 编译构建脚本：
#!/bin/bash
# build_smart_light.sh
# 1. 设置产品
hpm config set product "smart_light@1.0.0"
# 2. 执行编译
hpm build -f --target ohos-arm-none-eabi
# 3. 生成差分包（用于OTA更新）
hpm build --generate-diff --old-image out/old.img --new-image out/new.img
# 4. 输出镜像信息
echo "Build completed!"
echo "Image path: out/smart_light/images/firmware.img"
echo "Image size: $(du -h out/smart_light/images/firmware.img | awk '{print $1}')"
5.3 优化效果对比
| 指标 | 优化前 | 优化后 | 优化幅度 |
|---|---|---|---|
| 镜像大小 | 384KB | 192KB | 50% |
| 启动时间 | 8.2秒 | 2.1秒 | 74% |
| 内存占用 | 42KB | 28KB | 33% |
| 功耗 | 12mA | 8mA | 33% |
六、高级优化技巧
6.1 镜像压缩与解压缩
对Flash空间紧张的设备，可启用镜像压缩：
# 在产品配置中启用LZMA压缩
board_define("myboard") {
kernel_image_compression = "lzma" // 内核镜像压缩
rootfs_compression = "lzma" // 根文件系统压缩
}
6.2 条件编译优化
在代码中使用条件编译控制功能模块：
#ifdef CONFIG_FEATURE_TIMER
// 定时功能实现代码
void Timer_Init(void) {
// ...
}
#endif
#ifdef CONFIG_FEATURE_WIFI
// WiFi功能实现代码
void Wifi_Connect(const char* ssid, const char* password) {
// ...
}
#endif
6.3 系统服务按需启动
通过init进程配置文件控制服务启动时机：
<!-- etc/init/myproduct.init.cfg -->
<services>
<!-- 核心服务：立即启动 -->
<service name="light" path="/bin/light" uid="0" gid="0" ondemand="false" critical="true"/>
<!-- 辅助服务：按需启动 -->
<service name="timer" path="/bin/timer" uid="0" gid="0" ondemand="true" critical="false"/>
<!-- 网络服务：延迟启动 -->
<service name="network" path="/bin/network" uid="0" gid="0" ondemand="false" delay="2000"/>
</services>
七、总结与展望
系统镜像定制是OpenHarmony设备开发的关键环节，通过合理裁剪与预安装配置，可显著提升设备性能、降低资源消耗并满足个性化需求。本文介绍的方法适用于从微型物联网设备到高端智能终端的全场景定制需求。
随着OpenHarmony生态的不断完善，未来镜像定制将向自动化、智能化方向发展，可能会出现基于AI的自动裁剪工具，根据设备规格和功能需求自动生成最优配置方案。开发者应持续关注官方工具链更新，及时应用新的定制技术。
附录：常用定制命令参考
| 命令 | 功能描述 | 示例 |
|---|---|---|
| hpm init | 初始化HPM项目 | hpm init -t device |
| hpm install | 安装组件 | hpm install @ohos.sensor |
| hpm build | 执行编译 | hpm build -f |
| hpm dist | 打包发布 | hpm dist -p myproduct |
| menuconfig | 内核配置 | make menuconfig -C kernel |
| hb set | 设置产品 | hb set -p myproduct |
| hb build | 编译项目 | hb build -f |
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