Firefox OS架構主要由三層組成，分別為Gonk、Gecko、Gaia。引導程序首先引導基于Linux內核的Gonk，它的硬件驅動程序部分與Android系統相同，然后啟動init進程（Linux內核啟動的第一個用戶級進程）和操作系統的其他部分，如系統服務初始化和進程管理器。在這一層里面，Firefox OS與Android或其他Linux內核系統沒有什么大的不同。
　　
　　接下來是系統核心的Gecko，并 終作為內核實現其他硬件的功能，如相機、屏幕和GPS。負責通信的是無線接口層(RIL)，RIL通常由智能手機制造商制造，它控制著負責移動通信的調制解調器芯片。該系統的核心是Gecko引擎，它負責執行Web代碼編寫的應用程序。
　　
　　Gaia用戶界面層的模塊都基于Web代碼。用戶可以根據自己的需求，在Gaia層使用基礎的HTML和CSS代碼進行個性化定制。FirefoxOS的創新是通過Gecko引擎實現了讓Web API調用硬件。也就是說，它通過Web代碼使用JavaScript來完成智能手機的交互，例如撥號和啟用相機。
　　
　　需要說明的是，Mozilla出于堅持開放的Web精神以及本身的優勢與劣勢，結合當前開源社區的情況特別是Android的快速普及，FirefoxOS的開發一開始是基于Android來啟動的，甚至其整個編譯打包刷機工具也是直接利用Android系統現有方式來實現的。那Mozilla為什么會選擇這樣一種做法呢？FirefoxOS采取了類似于Android的硬件抽象層，并且其中很多接口與Android相一致。這樣在推廣和建立Firefox OS的生態系統時，則可以借助Android平臺加速推動與普及。
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