随着高性能计算的普及,大规模并行应用的复杂性不断提高,越来越多的并行作业需要相互协同来完成最终任务。传统的作业管理系统以单个作业为中心,对作业依赖关系的支持有限,已经无法满足需要。另一方面,为了适应大规模机群和多机群环境,作业管理系统需要提供更强的可扩展性。为了应对这两大挑战,我们提出了基于作业流的虚拟作业管理环境。基于作业流的虚拟作业管理环境以作业流为中心,对上提供整合的用户使用环境,对下适配现有的机群作业管理系统。作业流是指具有依赖关系的作业序列,依赖关系主要包括时序依赖和数据依赖等。本文以作业流建模为核心,在Petri网的理论基础上,通过作业流网和合理性的一系列定义及推导,解决了作业流建模的两个核心问题:有效的流程建模和合理性验证。在此基础上,设计并实现了基于事件模型的作业流引擎和基于MVC的用户使用环境,在解决流程建模问题的同时,通过虚拟作业管理环境增强了系统的可扩展性。论文首先介绍了机群系统和机群作业管理系统的相关内容,然后从对作业流的支持角度,比较和分析了几种典型的机群作业管理系统,总结了它们的优点和不足。在此基础上,概述了基于作业流的虚拟作业管理环境的特点、需要解决的问题和系统总体架构。最后,以基于Petri网的作业流建模为理论基础,介绍了基于事件模型的作业流引擎和基于MVC的用户使用环境的设计和实现。