Linux 虚拟屏方案对比：VKMS、EVDI、dummy 与 Wayland 虚拟输出

Linux 下“虚拟屏”不是一个单一技术，而是多个层次的方案：

内核 DRM/KMS 层：vkms
内核 DRM + 用户态驱动协作层：evdi
Xorg 层：dummy
Wayland 合成器层：headless backend / virtual output / remote desktop backend

它们看起来都能“制造一个显示器”，但本质完全不同。

总览

方案	所在层级	是否 DRM/KMS 设备	是否依赖 Xorg	是否适合 Wayland	主要用途
VKMS	Linux kernel DRM/KMS	是	否	部分适合	DRM/KMS 测试、无物理显示器场景
EVDI	Linux kernel DRM + libevdi	是	否	有限制	DisplayLink、虚拟显示、用户态接收帧
Xorg dummy	Xorg DDX driver	否	是	否	X11 伪显示、CI、老式 headless X
Wayland 虚拟输出	Wayland compositor	通常不是独立 DRM 设备	否	是	远程桌面、无头合成器、虚拟会话

1. VKMS

VKMS 全称是：

Virtual Kernel Mode Setting

它是 Linux 内核里的一个软件 DRM/KMS 驱动。

官方定位是：

software-only model of a KMS driver

也就是说，VKMS 模拟的是一个 KMS 显示设备，而不是一个真实 GPU。

1.1 VKMS 位于哪一层

Userspace
  ↓
libdrm / compositor / Xorg
  ↓
DRM ioctl
  ↓
VKMS kernel driver
  ↓
software KMS model

VKMS 出现在 /dev/dri/cardX 中，用户态可以像访问普通 DRM 设备一样访问它。

常见检查方式：

lsmod | grep vkms
ls /dev/dri/
modetest -M vkms

加载：

sudo modprobe vkms

卸载：

sudo modprobe -r vkms

1.2 VKMS 解决什么问题

VKMS 主要解决：

没有真实显示硬件时测试 DRM/KMS
在 headless 机器上模拟 KMS 输出
给 IGT、DRM 测试提供软件显示设备
让一部分依赖 KMS 的程序可以在无屏环境运行

1.3 VKMS 的优点

优点：

在内核主线中
架构干净
是标准 DRM/KMS 设备
适合测试 DRM ioctl、KMS atomic、plane、CRTC、connector 等概念
不依赖 Xorg
适合学习 Linux 显示子系统底层结构

1.4 VKMS 的限制

限制：

它不是完整 GPU
不提供真实硬件加速
动态热插拔、动态多输出、动态模式配置能力有限
主要面向测试，而不是完整远程桌面产品
对 Wayland 合成器是否好用，取决于具体 compositor 对 headless / DRM backend 的支持

尤其要注意：

VKMS 的目标不是“做一个成熟虚拟显示产品”，而是“提供一个软件 KMS 模型”。

1.5 VKMS 适合什么时候用

适合：

学习 DRM/KMS
测试 KMS 代码
无显示器环境跑一部分图形栈测试
做 compositor / DRM 相关实验
研究 modetest、drm_info、IGT

不太适合：

生产级远程桌面虚拟显示
动态添加/删除多个虚拟屏
模拟复杂真实显示器行为
需要用户态接收每一帧图像的场景

2. EVDI

EVDI 全称是：

Extensible Virtual Display Interface

它最初来自 DisplayLink，用于 Linux 下 USB 显示扩展坞/USB 显示适配器。

EVDI 由两部分组成：

evdi kernel module
libevdi userspace library

2.1 EVDI 位于哪一层

Application / DisplayLink user mode driver
  ↓
libevdi
  ↓
evdi kernel module
  ↓
DRM subsystem
  ↓
virtual display

它会创建 DRM 设备，用户态程序可以通过 libevdi 管理虚拟显示，并接收显示更新。

2.2 EVDI 解决什么问题

EVDI 解决的是：

创建可由用户态程序控制的虚拟显示
让用户态程序接收虚拟屏幕更新
支撑 DisplayLink 这类 USB 显示方案
为虚拟显示、远程显示、屏幕扩展提供基础设施

和 VKMS 不同，EVDI 更强调：

用户态程序参与虚拟显示管理和帧传输

2.3 EVDI 的优点

优点：

可以动态创建虚拟显示
用户态可通过 libevdi 接收显示更新
可被标准 DRM 工具识别
适合 DisplayLink 类型的 USB 显示设备
比 VKMS 更接近“虚拟显示产品化接口”

2.4 EVDI 的限制

限制：

不是 Linux 内核主线驱动
需要单独编译或安装 DKMS 模块
内核版本兼容性需要维护
Wayland 下支持情况依赖 compositor 和桌面环境
API 稳定性不如内核主线接口
作为虚拟显示方案时，需要自己处理用户态数据流
由于 X11 需要至少有一个 Provider 具有 Source Output 能力，KVM 虚拟机中默认显卡 Provider 0 是 0x0 的能力，我们无法切换到 evdi 的 xrandr provider

EVDI 比 VKMS 更产品化，但也更依赖外部模块和用户态配套。

2.5 EVDI 适合什么时候用

适合：

DisplayLink / USB 显示方向
希望用户态接收虚拟屏幕帧
需要动态虚拟显示设备
远程桌面、虚拟显示、屏幕扩展方向的实验

不太适合：

只想学习标准内核 DRM/KMS
不想维护 DKMS 模块
追求纯主线内核方案
只需要简单 headless X11

3. Xorg dummy

dummy 通常指：

xf86-video-dummy

也就是 Xorg 的 dummy video driver。

它不是内核 DRM/KMS 驱动，而是 Xorg 层的伪显示驱动。

3.1 dummy 位于哪一层

X11 application
  ↓
Xorg server
  ↓
dummy video driver
  ↓
software framebuffer

它通常通过 Xorg 配置文件创建一个虚拟屏幕。

示例：

Section "Device"
    Identifier  "DummyDevice"
    Driver      "dummy"
EndSection

Section "Monitor"
    Identifier  "DummyMonitor"
    HorizSync   28.0-80.0
    VertRefresh 48.0-75.0
EndSection

Section "Screen"
    Identifier "DummyScreen"
    Device     "DummyDevice"
    Monitor    "DummyMonitor"
    DefaultDepth 24
    SubSection "Display"
        Depth 24
        Modes "1920x1080"
    EndSubSection
EndSection

3.2 dummy 解决什么问题

dummy 主要解决：

无显示器环境运行 Xorg
CI 中跑 X11 程序
服务器上运行依赖 X11 的旧程序
简单虚拟桌面

3.3 dummy 的优点

优点：

简单
对 X11 老程序友好
不需要 DRM/KMS 虚拟设备
配合 x11vnc、xpra、VNC 等容易搭建 headless 桌面

3.4 dummy 的限制

限制非常明显：

只属于 Xorg 世界
不适用于原生 Wayland
不是 DRM/KMS 设备
不能很好模拟现代 Linux 显示栈
与 KMS、Wayland、dma-buf、atomic modesetting 关系较弱

dummy 更像是旧时代 X11 headless 方案，不适合作为现代 Wayland/DRM 虚拟屏主线。

4. Wayland 虚拟屏

Wayland 下没有一个统一的“虚拟显示器驱动”概念。

Wayland 显示输出通常由 compositor 管理。

因此，Wayland 虚拟屏更准确地说是：

compositor-level virtual output

而不是一个统一的 Linux kernel 设备。

4.1 Wayland 虚拟屏位于哪一层

Wayland client
  ↓
Wayland compositor
  ↓
backend
    ├── DRM backend
    ├── headless backend
    ├── RDP backend
    ├── VNC backend
    └── virtual output

不同 compositor 的能力不同。

例如：

Weston 有 headless、RDP、VNC 等 backend
wlroots 系 compositor 通常有 headless backend
GNOME/Mutter、KWin 的远程桌面能力由各自 compositor 实现
有些虚拟输出不会出现在 /dev/dri/cardX
有些只是 compositor 内部的 output 对象

4.2 Wayland 虚拟屏解决什么问题

Wayland 虚拟屏主要解决：

无头 Wayland 会话
远程桌面输出
compositor 测试
虚拟输出录制
Wayland-only 环境下不依赖 Xorg 的虚拟显示

4.3 Wayland 虚拟屏的优点

优点：

更符合现代 Linux 桌面架构
不需要 Xorg dummy
可以直接服务 Wayland client
适合远程桌面、headless compositor、自动化测试
可以与 PipeWire、xdg-desktop-portal、RDP/VNC backend 结合

4.4 Wayland 虚拟屏的限制

限制：

没有统一标准接口
强依赖具体 compositor
不一定暴露 DRM/KMS 设备
不一定能被 xrandr、modetest 看到
截屏、捕获、编码路径由 compositor 决定
对“像真实显示器一样热插拔”的支持不统一

所以 Wayland 虚拟屏不能简单理解为：

Wayland 版本的 dummy

它更像是 compositor 内部的虚拟输出能力。

5. 四种方案的本质区别

5.1 从层级看

Kernel DRM/KMS:
  VKMS
  EVDI

Xorg:
  dummy

Wayland compositor:
  headless backend
  virtual output
  remote desktop backend

5.2 从是否是真正 DRM 设备看

方案	是否出现在 `/dev/dri/cardX`	是否可用 `modetest` 查看
VKMS	是	是
EVDI	是	通常是
dummy	否	否
Wayland 虚拟输出	通常否	通常否

5.3 从是否适合远程桌面看

方案	远程桌面适合度	说明
VKMS	中	适合底层实验，但不是产品化虚拟屏接口
EVDI	高	用户态可接收显示更新，更接近虚拟显示产品接口
dummy	中	适合 X11/VNC，不适合现代 Wayland
Wayland 虚拟输出	高	适合 Wayland-native 远程桌面，但依赖 compositor

5.4 从维护成本看

方案	维护成本	原因
VKMS	低	主线内核已有
EVDI	中到高	DKMS/内核兼容性/用户态配套
dummy	低	Xorg 老方案，简单稳定
Wayland 虚拟输出	中到高	compositor 差异大

6. 选型建议

6.1 如果目标是学习 DRM/KMS

优先选择：

VKMS

理由：

主线内核
DRM/KMS 概念清晰
适合配合 modetest、drm_info、IGT 学习

6.2 如果目标是 X11 headless 桌面

优先选择：

Xorg dummy

理由：

简单
成熟
适合 VNC / xpra / X11 程序

6.3 如果目标是用户态接收虚拟屏帧

优先选择：

EVDI

理由：

用户态通过 libevdi 参与显示管理
更接近虚拟显示产品模型
适合 DisplayLink / 虚拟显示 / 远程显示实验

6.4 如果目标是现代 Wayland 远程桌面

优先研究：

compositor virtual output

而不是只盯着内核虚拟显示驱动。

重点方向：

Weston headless / RDP / VNC backend
wlroots headless backend
GNOME Remote Desktop
KWin remote desktop
PipeWire screen capture
xdg-desktop-portal

7. 总结

VKMS:
  内核主线 DRM/KMS 虚拟显示，适合测试和学习。

EVDI:
  DRM 虚拟显示 + 用户态 libevdi，适合虚拟显示产品化和帧接收。

Xorg dummy:
  Xorg 伪显示驱动，适合传统 X11 headless。

Wayland 虚拟输出:
  compositor 内部能力，适合现代 Wayland 远程桌面和无头会话。

如果目标是现代 Linux 虚拟显示研究，建议主线是：

VKMS 理解 DRM/KMS
  ↓
EVDI 理解用户态虚拟显示
  ↓
Wayland compositor virtual output 理解现代桌面远程输出

参考资料

Linux Kernel VKMS documentation: https://www.kernel.org/doc/html/latest/gpu/vkms.html
DRM documentation mirror: https://dri.freedesktop.org/docs/drm/gpu/vkms.html
EVDI GitHub: https://github.com/DisplayLink/evdi
EVDI documentation: https://displaylink.github.io/evdi/
Xorg dummy driver package/source: https://gitlab.freedesktop.org/xorg/driver/xf86-video-dummy
Weston documentation: https://wayland.pages.freedesktop.org/weston/
wlroots project: https://gitlab.freedesktop.org/wlroots/wlroots