Хоть сто раз GC.Collect() вызови — ни малейшей гарантии что объект попадёт в 2-nd generation нет и быть не может. Всё сломает простейшая эвристика вида "if(памяти ещё дохрена) return;" которых в коде GC _много_.

J>Есть задача закрепления в памяти массива байтов (на длительное время) для использования оного в unmanaged коде.
Может тогда:
1) Выделить память в Unmanaged коде и вернуть его в Managed.
2) В Managed заполнить память нужными данными
3) Отдать заполненное в обработку в Unmanaged
????
Profit

J>И есть ли какие-нибудь техники избежания фрагментации Gen2?
Gen2 не фрагментируется. Фрагментируется LOH, и то на x86. На x64 я не уверен что проблема с этим вообще существует. Вот тут

Автор: hi_octane
Дата: 14.10.14

немного обсуждения и пример от Serginio1 который может помочь с тестированием на фрагментацию.