UbuntuでNVIDIA GPUの仮想ディスプレイ設定方法（ヘッドレス・VNC対応）

はじめに

本記事は、ヘッドレス環境でGPUを利用したいユーザーを対象とする。
Ubuntuで、NVIDIA GPUを利用時の仮想ディスプレイの設定方法を紹介する。

物理ディスプレイが接続されていない環境では、NVIDIA GPU上でXサーバーが起動せず、OpenGLやCUDAの一部機能が利用できない場合がある。

本記事では、ヘッドレス環境でもGPUを利用可能にするための仮想ディスプレイ設定方法を紹介する。VNCやDocker環境内で仮想ディスプレイを使いたい場合に有用である。

動作確認環境

• Ubuntu 22.04 x86_64
• NVIDIA GPU
  • Driver Version: 550.144.03 / 555.58.02
• X11（GDM）

事前設定

本設定はX11環境を前提としている。
Waylandではxorg.confが使用されないため、/etc/gdm3/custom.confでWaylandを無効化する必要がある。

Waylandを無効化する。

sudo vi /etc/gdm3/custom.conf

以下の項目のコメントを外す。

# WaylandEnable=false

WaylandEnable=false

※変更後は再ログインまたは再起動が必要。

方法

単一GPUの場合と複数GPUの場合について紹介する。まずは、単純な単一GPUの場合について紹介し、その後、複数GPUの場合を紹介する。

単一GPUの場合

X11の設定ファイル（/etc/X11/xorg.conf）を修正する。

ファイルが存在しない場合は以下のコマンドを実行しファイルを作成する。

※既存のxorg.confがある場合は上書きされるため注意

sudo nvidia-xconfig -a

ファイルのバックアップを取っておく。

sudo cp /etc/X11/xorg.conf /etc/X11/xorg.conf.back

GPUのバスIDを確認する。

nvidia-xconfig --query-gpu-info

以下のような結果が出る。

Number of GPUs: 2

GPU #0:
  Name      : NVIDIA RTX A6000
  UUID      : GPU-xxxxxxxx-xxxx-xxxx-xxxx-xxxxxxxxxxxx
  PCI BusID : PCI:71:0:0

  Number of Display Devices: 0


GPU #1:
  Name      : NVIDIA RTX A6000
  UUID      : GPU-xxxxxxxx-xxxx-xxxx-xxxx-xxxxxxxxxxxx
  PCI BusID : PCI:163:0:0

  Number of Display Devices: 0

利用したいGPUのBusIDをメモしておく。

ファイルを修正する。

sudo vi /etc/X11/xorg.conf

単一GPUの場合のxorg.conf

Section "ServerLayout"
    Identifier     "Layout0"
    Screen      0  "Screen0"
    InputDevice    "Keyboard0" "CoreKeyboard"
    InputDevice    "Mouse0" "CorePointer"
EndSection

Section "Files"
EndSection

Section "InputDevice"
    # generated from default
    Identifier     "Mouse0"
    Driver         "mouse"
    Option         "Protocol" "auto"
    Option         "Device" "/dev/psaux"
    Option         "Emulate3Buttons" "no"
    Option         "ZAxisMapping" "4 5"
EndSection

Section "InputDevice"
    # generated from default
    Identifier     "Keyboard0"
    Driver         "kbd"
EndSection

Section "Monitor"
    Identifier     "Monitor0"
    VendorName     "Unknown"
    ModelName      "Unknown"
    HorizSync       28.0 - 80.0
    VertRefresh     48.0 - 75.0
    Option         "DPMS"
EndSection

Section "Device"
    Identifier     "Device0"
    Driver         "nvidia"
    VendorName     "NVIDIA Corporation"
    BusID          "PCI:xx:x:x"
EndSection

Section "Screen"
    Identifier     "Screen0"
    Device         "Device0"
    Monitor        "Monitor0"
    DefaultDepth    24
    Option         "UseDisplayDevice" "DP-0"
    Option         "ConnectedMonitor" "DP-0"
    Option         "HardDPMS" "False"
    Option         "AllowEmptyInitialConfiguration" "True"
    SubSection     "Display"
        Depth       24
        Virtual     1920 1080
    EndSubSection
EndSection

• Section "Device"
  • BusID "PCI:xx:0:0"
    • GPUのBusIDを指定する（例：PCI:71:0:0）
• Section "Screen"
  • Option
    • "UseDisplayDevice" / "ConnectedMonitor"
      • DP-0はGPUの出力ポート名（仮想的に使用される場合もある）
    • "HardDPMS" "False"
      • Headlessでパフォーマンスを改善するためのオプション
        • https://virtualgl.org/Documentation/HeadlessNV
    • "AllowEmptyInitialConfiguration" "True"
      • ディスプレイ未接続でも X を起動できるようにする設定
        • https://download.nvidia.com/XFree86/Linux-x86_64/396.51/README/egpu.html
  • SubSection "Display"
    • Virtual 1920 1080
      • 仮想ディスプレイの解像度（幅 高さ）
      • ※Virtualを指定しない場合、解像度が正しく設定されないことがある

X11（GDM）を再起動する。

sudo systemctl restart gdm

X11の状態を確認する。

sudo systemctl status gdm

以下のようにActive: active (running)となっていればOK。

● gdm.service - GNOME Display Manager
     Loaded: loaded (/lib/systemd/system/gdm.service; static)
     Active: active (running) since Sun 2026-04-19 23:44:00 JST; 1 week 2 days ago
   Main PID: 2637105 (gdm3)
      Tasks: 3 (limit: 154036)
     Memory: 4.0M
        CPU: 279ms
     CGroup: /system.slice/gdm.service
             └─2637105 /usr/sbin/gdm3

X11が起動しているか確認する。

nvidia-smi

Processesに、指定したGPUでXサーバー（/usr/lib/xorg/Xorg）が起動したら成功。

GPU ID=0でXサーバーが起動している例

+-----------------------------------------------------------------------------------------+
| Processes:                                                                              |
|  GPU   GI   CI        PID   Type   Process name                              GPU Memory |
|        ID   ID                                                               Usage      |
|=========================================================================================|
|    0   N/A  N/A   1139475      G   /usr/lib/xorg/Xorg                              4MiB |

複数GPUの場合

複数GPUが存在し、各GPUに仮想ディスプレイを割り当てる方法を紹介する。ここでは、同一のXサーバー上で、2枚のGPUそれぞれにDevice、Monitor、Screenを定義し、各GPUに仮想ディスプレイを割り当てる方法を紹介する。

単一GPUの場合と同様に、GPUのIDを確認し、X11の設定ファイルを作成および修正する。

簡単にするため、2枚のGPUの場合の例を以下に示す。

単一GPUとの違いは以下となる。

• Monitor を複数定義する
• Device を複数定義する
• Screen を複数定義する
• ServerLayout で Screen を並べる

Section "ServerLayout"
    Identifier     "Layout0"
    Screen      0  "Screen0" 0 0
    Screen      1  "Screen1" RightOf "Screen0"
    InputDevice    "Keyboard0" "CoreKeyboard"
    InputDevice    "Mouse0" "CorePointer"
EndSection

Section "Files"
EndSection

Section "InputDevice"
    # generated from default
    Identifier     "Mouse0"
    Driver         "mouse"
    Option         "Protocol" "auto"
    Option         "Device" "/dev/psaux"
    Option         "Emulate3Buttons" "no"
    Option         "ZAxisMapping" "4 5"
EndSection

Section "InputDevice"
    # generated from default
    Identifier     "Keyboard0"
    Driver         "kbd"
EndSection

Section "Monitor"
    Identifier     "Monitor0"
    VendorName     "Unknown"
    ModelName      "Unknown"
    HorizSync      28.0 - 80.0
    VertRefresh    48.0 - 75.0
    Option         "DPMS"
EndSection

Section "Monitor"
    Identifier     "Monitor1"
    VendorName     "Unknown"
    ModelName      "Unknown"
    Option         "DPMS"
EndSection

Section "Device"
    Identifier     "Device0"
    Driver         "nvidia"
    VendorName     "NVIDIA Corporation"
    BusID          "PCI:xx:0:0"
EndSection

Section "Device"
    Identifier     "Device1"
    Driver         "nvidia"
    VendorName     "NVIDIA Corporation"
    BusID          "PCI:yy:0:0"
EndSection

Section "Screen"
    Identifier     "Screen0"
    Device         "Device0"
    Monitor        "Monitor0"
    DefaultDepth   24
    Option         "UseDisplayDevice" "DP-0"
    Option         "ConnectedMonitor" "DP-0"
    Option         "HardDPMS" "False"
    Option         "AllowEmptyInitialConfiguration" "True"
    SubSection     "Display"
       Depth       24
       Virtual    1920 1080
    EndSubSection
EndSection

Section "Screen"
    Identifier     "Screen1"
    Device         "Device1"
    Monitor        "Monitor1"
    DefaultDepth   24
    Option         "UseDisplayDevice" "DP-0"
    Option         "ConnectedMonitor" "DP-0"
    Option         "HardDPMS" "False"
    Option         "AllowEmptyInitialConfiguration" "True"
    SubSection     "Display"
        Depth      24
        Virtual    1920 1080
    EndSubSection
EndSection

• Section "Device"
  • 2枚のGPU IDを確認し、それぞれ別のDeviceとして設定する
• Section "Screen"
  • 2枚の"Screen"を定義して、Deviceに各GPUの"Device"名（"Device 0"、"Device 1"）を設定する
  • DP-0はGPUごとに存在するため、複数GPUでも同じDP-0を指定して問題ない

X11（GDM）を再起動する。

sudo systemctl restart gdm

X11の状態を確認する。

sudo systemctl status gdm

以下のようにActive: active (running)となっていればOK。

● gdm.service - GNOME Display Manager
     Loaded: loaded (/lib/systemd/system/gdm.service; static)
     Active: active (running) since Sun 2026-04-19 23:44:00 JST; 1 week 2 days ago
   Main PID: 2637105 (gdm3)
      Tasks: 3 (limit: 154036)
     Memory: 4.0M
        CPU: 279ms
     CGroup: /system.slice/gdm.service
             └─2637105 /usr/sbin/gdm3

X11が起動しているか確認する。

nvidia-smi

Processesに、指定したGPUでXサーバー（/usr/lib/xorg/Xorg）が起動したら成功。

2枚のGPU（ID=0、ID＝１）でXサーバーが起動している例

+-----------------------------------------------------------------------------------------+
| Processes:                                                                              |
|  GPU   GI   CI        PID   Type   Process name                              GPU Memory |
|        ID   ID                                                               Usage      |
|=========================================================================================|
|    0   N/A  N/A   2637141      G   /usr/lib/xorg/Xorg                             47MiB |
|    1   N/A  N/A   2637141      G   /usr/lib/xorg/Xorg                             39MiB |

VNCなどで、DISPLAY環境変数を設定する場合、

• Screen0の場合　export DISPLAY=:0.0
• Screen1の場合　export DISPLAY=:0.1

となる。

よくある問題

• Xorgが起動しない
  → /var/log/Xorg.0.log を確認

• nvidia-smiにXorgが出ない
  → BusIDの設定ミスの可能性

  ※BusIDは環境によって10進数/16進数の違いに注意する。うまくいかない場合は lspci コマンドで確認する。

• gdmが起動しない
  → Wayland設定を確認

まとめ

Ubuntuで、NVIDIA GPUを利用時の仮想ディスプレイの設定方法を紹介した。VNCやDocker環境内で仮想ディスプレイを使いたい場合に有用である。

参考